4-Aminotetrahydropyran(oxolan-3-amin) je důležitá nasycená heterocyklická sloučenina obsahující dusík-. Jeho molekulární strukturu lze považovat za atom vodíku na tetrahydrofuranovém kruhu (šesti-členný kruh obsahující kyslík-), který je nahrazen aminoskupinou (-NH2). Tato sloučenina má stabilitu cyklického etheru a reaktivitu primárního aminu, představuje bezbarvou až světle žlutou kapalinu s určitou alkalitou a je schopná tvořit soli s kyselinami. Jako klíčový chirální syntetický stavební blok a farmaceutický meziprodukt, jeho jedinečná rigidní cyklická struktura a koexistence aminoskupiny a vazby kyslíkového etheru jej činí vysoce významným při navrhování molekul léčiv, zejména při konstrukci komplexních molekulárních struktur se specifickými biologickými aktivitami, které hrají nezastupitelnou roli v syntéze heterocyklických léčiv a přírodních produktů obsahujících dusík.
|
|
|
|
Chemický vzorec |
C5H11NO |
|
Přesná hmotnost |
101 |
|
Molekulová hmotnost |
101 |
|
m/z |
101 (100.0%), 102 (5.4%) |
|
Elementární analýza |
C, 59.37; H, 10.96; N, 13.85; O, 15.82 |
4-Aminotetrahydropyranje klíčová heterocyklická organická sloučenina se stabilní šesti{0}}člennou kruhovou strukturou obsahující kyslík- a aktivními amino funkčními skupinami. Jeho jedinečná molekulární struktura mu dodává dobrou chemickou reaktivitu, strukturní modifikovatelnost a biokompatibilitu, což mu umožňuje hrát nezastupitelnou roli ve farmaceutické syntéze, biologickém výzkumu, chemii materiálů, zemědělské výrobě, chemii potravin a dalších oborech. Podrobné rozšířené aplikace v různých oblastech jsou následující:
1. Syntetické peptidové a proteinové léky
Oxolan-3-amin slouží jako vysoce hodnotný a základní stavební stavební blok při syntéze peptidových a proteinových léčiv. Pevná a stabilní struktura tetrahydropyranového kruhu v jeho molekule může účinně optimalizovat prostorovou konformaci molekul léčiva, zatímco aktivní aminoskupina se může účastnit kondenzačních reakcí peptidové vazby, což usnadňuje účinnou konstrukci komplexních peptidových a proteinových molekulárních struktur.
V moderním designu léků výzkumníci často zavádějí strukturní jednotky oxolan-3-aminu do molekul léku, aby nahradily tradiční flexibilní alkylové řetězce nebo nestabilní heterocyklické struktury, což může významně zlepšit metabolickou stabilitu, orální biologickou dostupnost a cílovou vazebnou specificitu léků.
Na základě této charakteristiky je široce používán při syntéze mnoha kategorií biomedicínských léčiv, včetně cílených antibiotik, adjuvans polypeptidových vakcín, regulátorů rekombinantních růstových faktorů a analogů neurotransmiterů.
V klinické léčbě odvozená léčiva pokrývají léčbu neovlivnitelných maligních nádorů, chronických neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba, a systémových metabolických poruch včetně diabetu a abnormalit metabolismu lipidů. Kromě toho může být také použit pro strukturální modifikaci nových polypeptidových protinádorových léčiv, snížení toxických a vedlejších účinků léčiv na normální lidské buňky a zlepšení terapeutického indexu klinických léčiv.
2. Studium struktury proteinů
V oblasti strukturní biologie a výzkumu proteinového inženýrství je oxolan-3-amin důležitým umělým modifikačním nástrojem pro proteinové molekuly.
Díky vyspělým technologiím chemického roubování a místně -specifických modifikací mohou vědci přesně zavést oxolan-3-aminové skupiny do specifických aminokyselinových míst intracelulárních a extracelulárních proteinů.
Zavedení této rigidní heterocyklické struktury může účinně upravit sekundární a terciární prostorové struktury proteinů, změnit hydrofobicitu, hydrofilitu a sterické bránicí charakteristiky povrchů proteinových molekul a dále regulovat účinnost skládání, stabilitu a polymerizační stav proteinů.
Porovnáním strukturálních rozdílů a změn aktivity mezi modifikovanými proteiny a přírodními proteiny mohou výzkumníci hluboce prozkoumat korelaci mezi strukturou proteinů a biologickou funkcí. V současné době je tato technologie modifikace široce používána v dynamickém výzkumu klíčových proteinů, jako jsou enzymové proteiny, receptorové proteiny a proteiny přenosu signálu. Může monitorovat konformační změny proteinů v reálném čase během buněčného metabolismu a přenosu signálu, odhalit kinetický mechanismus aktivace, inaktivace a interakce proteinů a poskytnout důležitý teoretický základ pro vysvětlení životních aktivit a screening nových cílů léků.
3. Syntéza fluorescenčních sond
oxolan-3-amin je důležitý syntetický prekurzor pro vysoce-biologické fluorescenční sondy. Jeho molekulární aminoskupina se může účinně vázat s fluorescenčními chromofory, jako je kumarin, fluorescein a rhodamin, a tetrahydropyranový kruh může zlepšit rozpustnost ve vodě a biokompatibilitu molekul sondy a snížit nespecifickou vazbu s biologickými tkáněmi. Fluorescenční sondy syntetizované na bázi oxolan-3-aminu mají výhody nízké biologické toxicity, silné antiinterferenční schopnosti a stabilního fluorescenčního signálu, které jsou mnohem lepší než tradiční jednoduché fluorescenční sondy.
V biologickém a lékařském výzkumu mohou takové sondy dosáhnout vysoké{0}}citlivosti detekce a kvantitativní analýzy malých aktivních molekul (jako jsou reaktivní formy kyslíku, aminokyseliny a kovové ionty) a funkčních proteinů v živých buňkách a biologických tkáních. Kromě toho je lze použít pro-sledování polohy cílových biomolekul v reálném čase, dynamické sledování interakcí proteinů-proteinů a proteinů-malých molekul a-hloubkovou analýzu buněčné proliferace, apoptózy, metabolismu a dalších kinetických procesů. Jsou základními pomocnými nástroji pro zobrazování buněk, in vivo sledování tkání a výzkum subcelulární struktury a jsou široce používány v základním biologickém výzkumu, zkoumání patologických mechanismů a preklinickém screeningu léčiv.
4. Syntetické pesticidy a herbicidy
V oblasti agrochemikálií,4-Aminotetrahydropyranje klíčová cyklická strukturální jednotka pro syntézu vysoce{0}}účinných, nízko{1}}toxických zelených pesticidů a herbicidů. Stabilní heterocyklická struktura oxolan-3-aminu obsahující kyslík- může být zabudována do molekulárního rámce agrochemikálií, což může významně zvýšit molekulární afinitu pesticidů a herbicidů k cílům rostlinných škůdců a fyziologickým místům plevelů a zlepšit účinnost léčiva a stabilitu prostředí. Modifikací a derivatizací oxolan-3-aminu mohou vědci syntetizovat různé cílené insekticidy, fungicidy a selektivní herbicidy.
Mezi nimi mohou fungicidy z něj odvozené účinně inhibovat reprodukci a infekci rostlinných patogenních hub, jako je padlí a rez; cílené insekticidy mohou působit na nervový systém a metabolický systém škůdců plodin, aby se dosáhlo účinného odstranění škůdců; selektivní herbicidy mohou přesně inhibovat růst maligních plevelů, aniž by poškodily sazenice plodin. Tato řada agrochemických produktů může účinně kontrolovat choroby plodin, hmyzí škůdce a nebezpečí plevele, snížit ztráty zemědělských produktů a výrazně zlepšit výnos a kvalitu obilí, zeleniny a tržních plodin, zatímco vlastnosti struktury s nízkými -zbytky také splňují požadavky rozvoje moderního zeleného ekologického zemědělství.
5. Syntetické polymerní materiály
Oxolan-3-amin je vynikající funkční monomer a modifikační surovina pro přípravu vysoce výkonných polymerních materiálů. Díky duální reaktivitě aminoskupin a strukturní stabilitě tetrahydropyranových kruhů se může účastnit polymeračních reakcí, jako je polykondenzace a adiční polymerace, a může být roubován a modifikován na povrch různých polymerních materiálů, aby poskytl materiálům jedinečné funkční vlastnosti. V současné době se úspěšně uplatňuje při přípravě inteligentních hydrogelů, funkčních polymerních filmů, biomedicínských nanomateriálů a kompozitních polymerních materiálů.
Polymerní materiály modifikované oxolan-3-aminem mají vynikající biokompatibilitu, mechanickou flexibilitu, odolnost vůči životnímu prostředí a chemickou stabilitu. V biomedicínské oblasti mohou být připravené hydrogely použity jako nosiče léčiv s prodlouženým uvolňováním, lešení pro tkáňové inženýrství a obvazové materiály na rány, které mohou realizovat pomalé uvolňování léčiv a podporovat opravu tkáně; v oblasti environmentální vědy mohou být funkcionalizované polymerní materiály použity pro adsorpci a čištění iontů těžkých kovů a organických polutantů ve vodních útvarech; kromě toho mají odvozené nanokompozitní materiály také široké vyhlídky na uplatnění v biosnímcích a flexibilních nositelných zařízeních.
6. Syntetické koření a koření
V potravinářském a chuťovém průmyslu je oxolan-3-amin důležitým meziproduktem pro syntézu heterocyklických aromatických a vonných sloučenin. Může podstoupit cyklizační, kondenzační a oxidační reakce s aldehydy, ketony a sloučeninami obsahujícími síru za účelem syntézy různých klíčových chuťových látek, jako je pyrazin, thiazol a deriváty pyranu. Tyto heterocyklické sloučeniny mají bohaté a jedinečné aromatické vlastnosti, včetně oříškových, pražených, ovocných a masových chutí, a mají silné zvýraznění vůně a účinky modifikace chuti.
Koření a chuťové přísady syntetizované z oxolan-3-aminu jsou bezpečné, stabilní a není snadné je odpařit a jsou široce používány při zpracování potravin, míchání nápojů, ochucování tabáku a koření pro stravování. Mohou účinně zlepšit chuť a vůni pečených jídel, snacků, funkčních nápojů a tabákových výrobků, překrýt zvláštní pach surovin a zlepšit vrstvení a trvanlivost chuti, která je nepostradatelnou surovinou v moderním potravinářském průmyslu aromat a každodenních vonných látek.
7. Chemický meziprodukt
Jako všestranný jemný chemický meziprodukt má oxolan-3-amin extrémně vysokou aplikační hodnotu v organické syntéze a jemném chemickém průmyslu. Jeho aktivní primární aminoskupina a stabilní tetrahydropyranová kruhová struktura usnadňují konverzní reakce funkčních skupin, jako je alkylace, acylace a kondenzace, a mohou být odvozeny do různých vysoce hodnotných čistých chemických produktů.
Ve farmaceutickém a chemickém průmyslu jej lze použít pro syntézu nových atypických antidepresiv, široko{0}}spektrálních antivirotik a proti-zánětlivých analgetik a zavedená tetrahydropyranová struktura může zlepšit rozpustnost léčiva a jeho stabilitu in vivo; v agrochemické oblasti jej lze dále zpracovávat na vysoce-účinné insekticidy a akaricidy s nízkými-zbytky; v barvířském průmyslu jej lze použít jako modifikátor pro syntetická organická barviva, zlepšuje stálobarevnost a tónovací sílu molekul barviva. Kromě toho může být také použit při syntéze povrchově aktivních přísad a chemických pomocných činidel, poskytujících důležitou surovinovou podporu pro modernizaci a iteraci různých čistých chemických produktů.
Následují podrobné kroky tří metod syntézy4-Aminotetrahydropyran:
1. Hydroxylová metoda ochrany:
4-OH-THP + NaH → 4-H-THP + NaOH
4-H-THP + O2→ 4-COOH-THP + OH-
4-COOH-THP + NH2R -> NH2THP + COOH-R
(1) Syntéza trifenylmethyltetrahydropyranolu (Tr-THP-OH):
Za bezvodých podmínek a podmínek nízké teploty (0 stupňů) je hydroxylová skupina tetrahydropyranu (THP) chráněna, obvykle pomocí trifenylmethylové ochranné skupiny (Tr), za účelem syntézy trifenylmethyltetrahydropyranolu (Tr-THP-OH). Specifické kroky jsou: přidání bezvodého trifenylchlormethanu a organických bází (jako je NaH, NaNH2, atd.) k tetrahydropyranu, míchání při 0 °C po dobu několika hodin za získání trifenylmethyltetrahydropyranalkoholu.
(2) Odstraňte trifenylmethyl:
Přidejte silné kyseliny (jako je HC1, TFA atd.) k trifenylmethyltetrahydropyranolu pro reakci odstranění trifenylmethylu za vzniku 4-hydroxytetrahydropyranolu.
(3) Oxidující hydroxylové a redukující karboxylové skupiny:
Získaný 4-hydroxytetrahydropyran se oxiduje na karboxylové skupiny pomocí oxidantů, jako je KMn04, mCPBA atd., a poté se redukuje na aminoskupiny za použití redukčních činidel, jako je NaBH4, DIBAL atd., aby se získal 4-aminotetrahydropyran.
2. Způsob ochrany aminokyselin:
4-OH-THP + HCl → 4-Cl-THP + H2O
4-Cl THP + O2→ 4-COOH THP + Cl2
4-COOH-THP + NH2R -> NH2THP + COOH-R
(1) Syntéza diethoxymethan tetrahydropyranolu (DEM-THP-OH):
Za bezvodých podmínek a podmínek nízké teploty (0 stupňů) je aminoskupina tetrahydropyranu chráněna, obvykle pomocí diethyloxymethanu jako ochranné skupiny k syntéze diethyloxymethan tetrahydropyranolu (DEM-THP-OH). Specifické kroky jsou: přidání bezvodého diethoxymethanu a organických bází (jako je NaH, NaNH2, atd.) k tetrahydropyranu, míchání při 0 °C po dobu několika hodin za získání diethoxymethan-tetrahydropyranalkoholu.
(2) Odstranění diethoxymethanu:
Přidejte silné kyseliny (jako je HC1, TFA atd.) k diethyloxymethan tetrahydropyranolu pro reakci odstranění diethyloxymethanu za vzniku 4-hydroxytetrahydropyranolu.
(3) Oxidující hydroxylové a redukující karboxylové skupiny:
Získaný 4-hydroxytetrahydropyran se oxiduje na karboxylové skupiny pomocí oxidantů, jako je KMn04, mCPBA atd., a poté se redukuje na aminoskupiny za použití redukčních činidel, jako je NaBH4, DIBAL atd., aby se získal 4-aminotetrahydropyran.
3. Metoda cyklických sloučenin:
CbzOH + H+→ CbzH + OH-
CbzH + O2→ CbzCOOH + OH-
CbzCOOH + NH2R -> NH2Cbz + COOH-R
(1) Syntéza cyklických sloučenin: Nejprve syntetizujte cyklické sloučeniny, jako je cyklobutanon (Cbz) a reagujte s 4-hydroxytetrahydropyranem za získání cyklobutanonu tetrahydropyranolu (Cbz THP OH). Specifickými kroky je reakce cyklobutanonu s bezvodým tetrahydropyranem za působení organické báze za získání cyklobutanonu a tetrahydropyranalkoholu.
(2) Odstranění Cbz: Přidání silných kyselin (jako je HCl, TFA atd.) k cyklobutanontetrahydropyranolu pro reakci odstranění Cbz za vzniku 4-aminotetrahydropyranolu.
(3) Deaminace: Získaný 4 aminotetrahydropyran se oxiduje na karboxylové skupiny pomocí oxidantů, jako je KMnO4, mCPBA atd., a poté se redukuje na aminoskupiny pomocí redukčních činidel, jako je NaBH4, DIBAL atd.4-Aminotetrahydropyran.
Klíčové aplikace v moderním designu léků
Vývoj protirakovinných léků
Aminoskupina oxolan-3-aminu se může podílet na tvorbě amidových vazeb a konstruovat peptidové analogy s biologickou aktivitou. Například při návrhu inhibitorů proteazomu rigidní struktura pyranového kruhu simuluje -panicle konformaci peptidového řetězce, čímž se zvyšuje vazebná schopnost molekuly k aktivnímu místu proteazomu. Preklinické studie ukázaly, že sloučeniny s touto kostrou vykazují nanomolární inhibiční aktivitu proti buněčným liniím mnohočetného myelomu a jejich mechanismus účinku zahrnuje blokování cesty degradace proteinu zprostředkované proteazomem.
Optimalizace antimikrobiálních léků
Aby výzkumníci uspokojili potřeby léčby bakterií -rezistentních vůči lékům, začlenili do struktury -laktamových antibiotik oxolan-3-amin. Atom etherového kyslíku pyranového kruhu může simulovat přirozenou substrátovou konformaci proteinu vázajícího penicilin (PBP), zatímco aminoskupina zvyšuje afinitu k aktivnímu místu PBP prostřednictvím vodíkové vazby. Modifikované antibiotikum dosáhlo minimální inhibiční koncentrace (MIC) 0,125 ug/ml proti methicilin-rezistentnímu Staphylococcus aureus (MRSA), což bylo 8krát vyšší než u tradičních léků.
Inovace v systémech podávání léků
Lipofilní povaha této sloučeniny z ní činí ideální nosič pro návrh proléčiva. Spojením proti-nádorových léků s derivátem karboxylové kyseliny oxolan-3-aminu lze výrazně zlepšit propustnost membrány léku. Například akumulace proléčiva paclitaxel-pyran esteru v nádorových tkáních je 3,2krát vyšší než u původního léčiva. Mechanismus zahrnuje cílené uvolňování spouštěné esterázou a zvýšené vychytávání buněk zprostředkované pyranovým kruhem.
Budoucí vyhlídky: Od molekulárních nástrojů k přesné medicíně
S integrací výpočetní chemie a syntetické biologie se rozsah použití oxolan-3-aminu rozšiřuje. Virtuální screeningová platforma založená na hlubokém učení identifikovala vazebný režim této kostry s hlavní proteázou SARS-CoV-2, což poskytuje nový směr pro vývoj antivirových léků. Kromě toho továrna na kvasinkové buňky postavená pomocí technologie CRISPR-Cas9 může dosáhnout biosyntézy oxolan-3-aminu z glukózy, což dále snižuje výrobní náklady a podporuje personalizovanou výrobu léků.
Chemická cesta oxolan-3-aminu je příkladem chemické filozofie „struktura určuje funkci“, od strukturálních jednotek přírodních cukrů až po aktivní jádro proti-rakovinných léků. Díky průlomům v interdisciplinárních technologiích bude tato molekula i nadále hrát klíčovou roli v inovacích léčiv a poskytovat více řešení pro lidské zdraví.
Populární Tagy: 4-aminotetrahydropyran cas 38041-19-9, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej